0 引言
变流器冷却系统结构类型多样，影响测量的因素较多，测量的原理、类型也多样繁杂，没有十全十美的测量方法可以用于所有的流量测量场合。针对流体测量技术进行研究，分析测量仪器的工作原理，通过对变流器的流量试验验证，总结流量测量方法。
1 冷却系统
1.1 结构组成
主要由功率模块、热交换器、冷却风机、水泵和管路组成。
1.2 工作原理
功率模块中器件产生的热量通过水冷基板中的冷却液进行热量交换，水泵作为水冷却的循环动力，将进行热量交换的冷却液通过管路进水口注入到空气-水热交换器中，然后从管路的出水口将水冷却液抽回到水泵。
1.3 技术参数
①冷却液通常采用水和乙二醇的混合液，流量范围0～25m3/h，气体通常为空气，流量范围0～7m3/s。②管路材质主要采用不锈钢和橡胶。③空气热交换器对外接口通常为矩形。
2 流量测量
2.1 基于速度-面积法的流量测量
（1）通用公式
流量是单位时间内通过某一通道截面的流体容积或质量。
式中：qV为体积流量m3/s；qm 质量流量kg/s；υ为流速m/s；Α为通道截面积m2；ρ为流体密度kg/ m3。
（2）充分发展絮流
提供足够长的等截面直管段，流速分布将形成一种固定形式，即充分发展絮流。
（3）流速-面积法原理
①当安装直管段较长，管道内流速分布为充分发展絮流，采用测单点流速求流量。②测直线上多点流速求流量：如管流形成充分发展絮流后，但其流速分布的等速线将是对称于轴线的同心圆，仅测同心圆上的一点流速即可反映整个圆环上的流速。这些测点位于一条直线上，反映整个截面的流速，由此可推算流量。③测截面速度分布求流量：当管道的口径较大时，将管道中的测量截面A划为许多单元面积Ai，认为该单元面积的流速是相等的，这种假设只有在单元面积无穷小时才有可能（公式3）。
（3）
2.2 流体状态要求
①流体为不可压缩的液体或气体。②流体应是牛顿流体。③应知道流体密度和黏度。④流量应不随时间变化。⑤流体应充满测量管道。⑥管道内的流速应为充分发展絮流。⑦流量测量截面应选择无明显涡流的。
3 流量测量方法
3.1 流量测量方法分类
流量仪表分为容积法、速度法、直接质量流量法、间接质量流量法4大类。流量测量方法繁多，目前常用的测量仪器有毕托管、热线风速仪、涡轮流量计和超声波流量计。
3.2 毕托管
（1）工作原理
毕托管也称测压管，采用差压法，一根为全压管，一根为静压管。用动压值计算出气流的流速，根据管路的横截面积获得流量。
（2）特点
性能可靠、准确度高。仅认可圆形管道内横动法测量，工作流体一般为大气。
（3）应用条件
毕托管头部直径d与风管的水力直径Dh之比应不超过0.02。在任一个测量点上，当压差小于10Pa时，不推荐毕托管。
（4）测点的位置
毕托静压管头部中心应依次置于风道沿三个对称分布直径上间隔的测试点上（图3）。对圆形截面，测试点不得少于24点，测试点应至少分布在3条直线上，且各半径上分布不得少于3个测试点。
（5）流量的测定与计算
①通过毕托静压管测量每个测点的差压△Pj，截面上的平均差压△Pn等于n个测点差压△Pj的均方根的平方。②空气流速计算。ρ为空气密度。③截面面积计算。A为风管截面积m2，D为直径算术平均值m。④流量的计算公式1。
3.3 热线风速仪
（1）工作原理
将感测元件置于通道中，通电流加热金属丝，使其温度高于流体的温度。将气体流过它时则将带走一定的热量，而散热量导致热线温度变化而引起电阻变化，流速信号即转变成电信号。
（2）特点
灵敏度高，量程大，对流向不敏感。风速探头带伸缩式手柄，只要输入管道的面积，可直接显示风量值；适用于速度过低的气体。
（3）应用条件
①风速仪轴线应平行于风管轴线；②仪表直径应小于测量面积最小直径的1/10；③气流基本上是轴向的、无涡流；④试验段长度至少应为风道水力直径的两倍；⑤在不少于15s的时间内对每个测试点目测平均值读数。
①测量矩形截面的高度和长度。②横线的数目和每条横线上的测点数目均不少于5个，矩形截面的高宽比与1相差甚远，则应将横线增加到5个以上。③测得的高度或长度之差超过1%，则此方向的测试点数应加倍。
（5）流量的测定与计算
①空气流速计算（公式7）。②矩形管段截面面积为测量该截面长度与该截面高度的乘积。③流量的计算（公式1）。
（7）
3.4 涡轮流量计
（1）工作原理
由永久磁钢和线圈组成的信号检测器的磁场中，放置一由导磁材料制造的带有螺旋叶片的叶轮，当流体流经传感器时，导磁的叶轮周期性地改变着信号检测器中磁路的磁阻值，使通过感应线圈的磁通量随之变化，感应线圈的两端即感应出电脉冲信号，该电脉冲的频率与流经传感器的介质的体积流量成正比。
（2）特点
由涡轮流量传感器与前置放大器及显示仪表组成，测量平均流量。涡轮流量计属于流速型流量计，测量精度较高，复现性好。
（3）应用条件
①水平安装，标志方向与流体流动方向一致。②上游侧一般不少于20D长度的直管段，下游侧不少于5D长度的直管段。③保证传感器内充满液体。④安装时中心线都应对准管道中心线，密封垫不得突入流体内。⑤应避开振动大、磁场干扰强的环境。
3.5 超声波流量计
（1）工作原理
测定超声波在流动液体中的传播速度差以求得流体的流速，根据横截面积获得流量。
（2）特点
①可直接装夹于直管路外壁。②输入管径、壁厚等参数，可直接显示出流量。③适用不同材质，如钢管、橡胶管等。
（3）应用条件
①无强烈振动，流体应充满测量管。②管内壁应清洁、无明显凹坑。③可安装于水平或垂直管路上，流向标志方向与流动方向一致。④测量管的上下游应设置一定长度的直管段，其直管段应满足最短直管段。
4 结语
通过流量测量方法的研究总结如下：①测量方法主要基于速度-面积法获得流量。②气体流量测量常采用毕托管和风速计；液体流量测量常采用涡轮和超声波流量计。③当现场很难保证时，宜采用流动调整器。
参考文献
［1］毛新业，张晋宾，孙立军等.流量测量实用手册[M].北京：中国电力出版社，2017.
［2］蔡增基，龙天渝.流体力学泵与风机（第五版）[M].北京：中国建筑工业出版社，2009.
